Technologien der Abwärmenutzung - Abwärmeatlas Sachsen

2. Methodik der Abwärmenutzung
Abwärme fällt in nahezu allen industriellen Prozessen an.
Immer dann, wenn aus einem Energieträger (Gas, Öl, Strom…)
Nutzwärme gewonnen oder mechanische Arbeit verrichtet
wird, treten Wärmeverluste auf.
Abwärme kann an bestimmte Medien gebunden sein oder diffus
über eine Oberfl äche durch Strahlung oder Konvektion an
die Umgebung abgegeben werden.
Wird die Abwärme aus einem Prozess oder aus der Umgebung
wieder zurückgewonnen, kann diese weiter verwendet werden.
Dies wird häufi g mit Wärmetauschern realisiert, die die
Abwärme auf ein Transportmedium übertragen (z. B. Wasser,
Thermoöl, Luft), welches die Wärme dann einer weiteren
Verwendung zuführt. Diese direkte Nutzung von Abwärme ist
oft die konstruktiv einfachste und kostengünstigste Variante.
Häufi g wird die Wärme auch erst zwischengespeichert, bevor
sie weiter genutzt wird.
Bei der indirekten Abwärmenutzung wird das Temperaturniveau
der Abwärme unter Einsatz weiterer Energie angehoben
oder gesenkt (Kälte), oder die Abwärme wird in eine andere
Energieform wie Strom umgewandelt.
Mittels Speicher kann die Wärme verschiedener Abwärmequellen
zusammengeführt und direkte mit indirekter Abwärmenutzung
kombiniert werden.
An Medien gebundene Abwärme ist häufi g in großer Menge
verfügbar und deutlich leichter als diffus anfallende Abwärme
zu nutzen. Folgende Medien sind unter anderem als Träger von
industrieller Abwärme möglich:
• Abgas,
• Abluft,
• Brüden,
• Dämpfe,
• Kühlwasser,
• Kühlöl oder
• Prozesswasser.
Wegen des besseren Wärmeübergangs an die Wärmeübertragerfl
ächen ist dabei die Abwärmenutzung aus fl üssigen
Medien mit geringerem baulichen Aufwand möglich als die
Abwärmenutzung von gasförmigen Medien.
Die Menge diffus anfallender Abwärme ist meist vergleichsweise
gering und die Technik zur Nutzung aufwändiger. Dennoch
gibt es Beispiele, die eine wirtschaftliche Nutzung von
diffuser Abwärme belegen (z. B. Seite 16: Rückgewinnung der
Abwärme aus Serverräumen).
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Da die Abwärme sowohl wirtschaftlich als auch technisch
effektiv genutzt werden sollte, ist bei der Umsetzung folgende
Rangfolge zu beachten:
1. Verminderung des Auftretens von Abwärme durch
geeignete Maßnahmen (Wärmedämmung, Prozess-
bzw. Verfahrensoptimierung, Strömungsführung
usw.)
2. Reintegration der Abwärme in den Prozess
(Wärmerückgewinnung z. B. durch Verbrennungsluftvorwärmung
oder Vorwärmung und/oder Trocknung
der Ausgangsstoffe)
3. Betriebsinterne Verwendung der Abwärme auf einem
möglichst hohen Temperaturniveau (Integration
in andere Prozesse oder die Raumheizung/Warmwasserbereitung)
4. Transformation in andere Nutzenergieformen
(elektrische Energie, Klima-Kälte)
5. Abgabe nicht intern nutzbarer Abwärme an Dritte
(z. B. an benachbarte Unternehmen, zur Beheizung
von Wohn- oder Geschäftsräumen, zur Wärmebedarfsdeckung
von Sport- und Freizeitanlagen)
Natürlich ist die effi ziente Verwendung von Abwärme in erster
Linie von den Randbedingungen des betrachteten Unternehmens
abhängig. Zunächst ist das Potenzial der vorhandenen
Abwärmequellen zu identifi zieren, das sich defi niert durch:
• das Temperaturniveau,
• die verfügbare Energiemenge (bei ersatzweiser Angabe
der thermischen Leistung im Abwärmemedium),
• das Medium der Abwärme (z. B. Abgas, Kühlwasser),
• die zeitliche Verfügbarkeit (kontinuierlich oder schwankend,
saisonal, Anzahl der Volllaststunden pro Jahr)
und
• die Verschmutzung des Abwärmemediums (Staub, Öl,
giftige oder brennbare Substanzen, aggressive oder
korrosive Bestandteile, Ruß, kondensierbare Dämpfe
wie z. B. Teer oder Fett)